(57)【要約】【課題】振動による像障害の評価、管理や影響を低減するための調整を容易に行えるようにするのに好適な走査型荷電粒子線装置、その像表示方法、および走査型顕微鏡を提供する。【解決手段】１画像を取得する期間に相当する垂直走査信号の周期を、正弦波状の振動において１周期の中の前半の半周期（第１の期間）と後半の半周期（第２の期間）であるようにした。それぞれの画像の差異を比較できるように、画像をインターレース走査表示の奇数フィールドと偶数フィールドに表示できるようにした。これにより、同じ視野に対して、第１の期間および第２の期間に取得した画像同士を比較することで、振動によって像が揺れる方向と大きさを同時に表示することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料上でプローブを２次元的に走査する走査手段と、測定または推定した振動の所定周期の半周期に同期させて前記走査手段に供給される垂直走査信号の周期を変化させる制御手段と、試料上のプローブの走査に伴って得られた信号を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した信号から前記プローブの偏向に同期して得られた試料像を画像処理する画像処理手段と、前記画像処理手段による画像処理された画像を表示する表示手段とを備え、
前記画像処理手段は、前記所定周期の前半の半周期と後半の半周期との期間に取得した同一視野の前記試料像の画像を前記表示手段に表示する
ことを特徴とする走査型荷電粒子線装置。
【請求項２】
前記所定周期は、像揺れの原因になっている外乱成分の周期である
ことを特徴とする請求項１に記載の走査型荷電粒子線装置。
【請求項３】
前記外乱成分の周期は、商用電源の周期あるいは前記商用電源の周期の整数倍である
ことを特徴とする請求項２に記載の走査型荷電粒子線装置。
【請求項４】
前記画像処理手段は、前記前半の半周期および前記後半の半周期の前記試料像の画像を重ねて前記表示手段に表示する
ことを特徴とする請求項１に記載の走査型荷電粒子線装置。
【請求項５】
前記画像処理手段は、前記前半の半周期および前記後半の半周期の前記試料像の画像をインターレース走査表示の奇数フィールドと偶数フィールドとして前記表示手段に表示する
ことを特徴とする請求項１に記載の走査型荷電粒子線装置。
【請求項６】
前記画像処理手段は、前記前半の半周期および前記後半の半周期の前記試料像の画像を重ね、各前記画像と重ねた画像の共通部分とを異なる色で識別して前記表示手段に表示する
ことを特徴とする請求項１に記載の走査型荷電粒子線装置。
【請求項７】
前記画像処理手段は、前記前半の半周期および前記後半の半周期の前記試料像の画像の所定部の位置を比較し、前記試料像の揺れの方向および揺れの大きさを取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の走査型荷電粒子線装置。
【請求項８】
前記画像処理手段は、前記試料像の揺れの方向および揺れの大きさを前記表示手段に表示する
ことを特徴とする請求項７に記載の走査型荷電粒子線装置。
【請求項９】
前記制御手段は、前記揺れの大きさが所定値以上になるように、前記所定周期を調整する
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の走査型荷電粒子線装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記試料像の揺れの方向および揺れの大きさに基づいて、前記走査手段に供給される走査信号に振動による像揺れを補正する走査信号を重畳する
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の走査型荷電粒子線装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記試料像の揺れの方向および揺れの大きさに基づいて、像揺れの原因になっている外乱成分の振動を打ち消すための振動を発生させる振動防止手段によって、振動による像揺れを補正する
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の走査型荷電粒子線装置。
【請求項１２】
前記走査型荷電粒子線装置は、前記プローブを電子ビームとし、電子ビームを試料上で走査するようにした走査型顕微鏡である
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の走査型荷電粒子線装置。
【請求項１３】
前記走査型荷電粒子線装置は、前記プローブをイオンビームとし、イオンビームを試料上で走査するようにした走査型顕微鏡である
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の走査型荷電粒子線装置。
【請求項１４】
前記走査型荷電粒子線装置は、前記試料表面から放出される特性Ｘ線を検出するエネルギー分析する分析装置である
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の走査型荷電粒子線装置。
【請求項１５】
前記走査型荷電粒子線装置は、前記試料像の画像から測長する測長装置である
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の走査型荷電粒子線装置。
【請求項１６】
前記走査型荷電粒子線装置は、前記試料像の画像から試料を検査する検査装置である
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の走査型荷電粒子線装置。
【請求項１７】
試料上でプローブをラスタ走査し、前記走査に基づいて得られた信号を表示装置に供給し、前記表示装置に試料像を表示する走査型荷電粒子線装置の像表示方法において、
前記ラスタ走査の垂直走査信号の周期を、測定または推定した振動の所定周期の半周期に同期させ、
前記所定周期の前半の半周期と後半の半周期との期間に取得した前記試料像の画像を表示する
ことを特徴とする走査型荷電粒子線装置の像表示方法。
【請求項１８】
前記所定周期は、像揺れの原因になっている外乱成分の周期である
ことを特徴とする請求項１７に記載の走査型荷電粒子線装置の像表示方法。
【請求項１９】
前記外乱成分の周期は、商用電源の周期あるいは前記商用電源の周期の整数倍である
ことを特徴とする請求項１８に記載の走査型荷電粒子線装置の像表示方法。
【請求項２０】
試料上でプローブを２次元的に走査する走査手段と、測定または推定した振動の所定周期の半周期に同期させて前記走査手段に供給される垂直走査信号の周期を変化させる制御手段と、試料上のプローブの走査に伴って得られた信号を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した信号から前記プローブの偏向に同期して得られた試料像を画像処理する画像処理手段と、前記画像処理手段による画像処理された画像を表示する表示手段とを備え、
前記画像処理手段は、前記所定周期の前半の半周期と後半の半周期との期間に取得した同一視野の前記試料像の画像を前記表示手段に表示し、
前記プローブは、探針とし、前記探針を試料上で走査する
ことを特徴とする走査型顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動による像障害の評価、振動による像障害の影響を低減するための調整を容易に行えるようにするのに好適な走査型荷電粒子線装置、その像表示方法、および走査型顕微鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型荷電粒子線装置としては、走査電子顕微鏡(SEM：Scanning Electron Microscope）、走査透過電子顕微鏡（STEM：Scanning Transmission Electron Microscope）、イオンビーム加工装置などがある。また、これらを利用した装置としては、走査型トンネル顕微鏡がある。
【０００３】
走査電子顕微鏡では、試料上でプローブとしての電子ビームを走査し、この走査にともなって試料から発生した２次電子などを検出している。
【０００４】
走査透過電子顕微鏡では、試料にプローブとしての電子ビームを走査し、この走査にともなって、試料を透過してきた電子を検出している。
【０００５】
イオンビーム加工装置は、イオンビームを細く絞り、試料面上の望む位置に照射して、試料を加工できる装置であり、試料表面をイオンビームで走査することにより、イオン衝突時に発生する２次電子量を検出して表面形状を顕微観察もできる。例えば、収束イオンビーム装置（FIB：Focused Ion Beam）の走査イオン顕微鏡（SIM：Scanning Ion Microscope）機能がある。
【０００６】
走査型トンネル顕微鏡では、試料とプローブとなる探針を極めて短い距離接近させ、両者を相対的に２次元的に走査して、探針に流れる電流を検出し、この検出電流に基づいて像の表示を行っている。
【０００７】
走査型荷電粒子線装置およびこれらを利用した装置は、装置内外部の磁場振動、機械的振動、音波、電圧、電流の振動の影響で、電子線などのプローブや試料が振動を受けることにより観察画像に揺れや曲がりが生じる。また、鮮明な画像を得るために画像積算を行った観察画像では、観察画像がぼやけて解像度が劣化するといった像障害が発生する。
【０００８】
一般的には、これらの振動による影響を低減するために、電磁的シールドや機械的シールド、除振機構などを施し振動の影響を低減させる方法が行われている。
【０００９】
また、別の方法として、磁場振動、機械的振動、音波の振動を測定して、観察画像や加工に障害が発生しないように、これらの振動を打ち消すような振動を発生させるキャンセラーや、走査偏向器や別に設けた偏向器で電子線を偏向させて観察画像での曲がりがなくなるように補正する方法が考案されている。
【００１０】
そして、このような補正のための調整を容易にする方法として、水平走査信号の周期を振動の周期や、その整数倍に同期させて走査領域に対して受ける振動の位相を合わせることで振動による揺れを静止する方法、あるいは、水平走査方向を振動の方向にあわせて回転させて振動が連続した波状になるようにして見やすくする方法が考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２２３１７号公報（段落０００６−００２０、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記の調整を容易にする方法では、振動を受けている方向が分かりにくく、また、振動を受けている方向と大きさ（振動量）を同時に知ることができない問題があった。このため、像障害が見やすくなるように走査の方向を変える方法では、縦方向と横方向の直線パターンを有する試料が必要であり、その場所への視野合わせと、縦方向や横方向または振動の方向にあわせて走査方向を切り替えるというステップが必要で、走査方向の切替えと像障害低減調節を交互に行ったり、繰り返したりすることで調整ステップが増え、調整に時間がかかるといったことが問題であった。
【００１２】
また、微小な振動の影響を評価、調整するときには、観察倍率を大きくしても直線に見える微細で精密な直線パターンを有する特別な試料が必要であった。さらに、直線パターンの微小な曲がりで判断するため目視では確認しづらく、評価、調整作業も負担がかかるものであった。加えて、直線パターンにもいくらかの曲がりがあることから、曲がりが、振動による曲がりかパターンによる曲がりかを区別するのは、目視でも画像処理でも判断しづらいものであった。このように、従来の方法では、評価、調整ステップ数や精度の点での前記のような問題があった。
【００１３】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、振動による像障害の評価、振動による像障害の影響を低減するための調整を容易に行えるようにするのに好適な走査型荷電粒子線装置、その像表示方法、および走査型顕微鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、同じ視野に対して、所定周期（例えば、振動による像揺れの周期）の中で前半の半周期（第１の期間）と後半の半周期（第２の期間）との異なる期間に取得した画像同士を比較することで、振動によって像が揺れる方向と大きさを同時に表示することを特徴とする。
【００１５】
表示方法には、像揺れの周期の前半の半周期（第１の期間）の画像と、後半の半周期（第２の期間）の画像を重ねて表示し、比較できるように表示することである。例えば、正弦波状の揺れでは、第１の期間と第２の期間の画像を重ねて表示し、比較するものである。
【００１６】
また、振動の影響を受けた前記２つの画像のずれが大きくなるように走査の所定周期を変化させることで、振動の周波数（または振動の周期）を特定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、同一の視野で所定周期の前半の半周期と後半の半周期との画像を表示することができるので、振動による像障害の評価、振動による像障害の影響を低減するための調整を容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
《第１の実施の形態》
本実施の形態では、画像を取得する期間を、正弦波状の像揺れにおいて1周期の中の前半の半周期（第１の期間）と後半の半周期（第２の期間）であるようにし、それぞれの画像の差異を比較できるように、画像をインターレース走査表示の奇数フィールドと偶数フィールドに表示できるようにした例を説明する。また、像揺れを低減する調整方法として、振動を検出した検出信号に基づいて、走査偏向器で電子線を偏向させて観察画像での曲がりがなくなるように補正する方法の例を説明する。
【００１９】
図１は、本発明の走査電子顕微鏡の一例を示す構成図である。プローブとして電子ビームである電子線ＥＢを使用している。電子銃１から発生した電子線ＥＢは、収束レンズ２で細く収束され、偏向器４で２次元的に走査偏向され、対物レンズ３で試料ステージ６上の試料７に焦点を合わせられる。電子線ＥＢは、偏向器４により偏向され試料７上の所望の微小領域に照射される。走査電子顕微鏡は、試料７の表面近傍から発生する二次電子や反射電子などの荷電粒子を検出器５により検出し、偏向器４の走査偏向に同期して、検出した信号の強度を画像表示器１７に表示することにより、ビームを照射した微小領域の形状を反映したＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）像による拡大観察ができる。
【００２０】
走査信号発生部１３で発生した走査信号は、偏向器駆動部１２に送られる。偏向器４は、走査信号に従って駆動され、電子線ＥＢがラスタ走査される。検出器５により検出された検出信号は、増幅器１４によって増幅されたのち、画像処理部１５は、走査信号発生部１３に同期させて、増幅された検出信号によって試料像を形成し、画像表示器１７に表示する。画像メモリ１６では、画像処理部１５で形成した試料画像を保存し、保存された画像は、画像演算や画像表示に利用される。
【００２１】
走査電子顕微鏡には、加速度計などの振動検出器８が設けられている。像に障害を与える振動を振動検出器８で検出され、振動測定器１８は、振動の波形形状や周波数などを解析し、その情報が制御部１１に送られる。走査信号発生部１３では、走査の周期を調整できるように構成され、振動の周期などの情報に基づいて振動の所定周期に関連した走査信号を発生させることもできるように制御される。また、走査信号発生部１３では、偏向器駆動部１２を介して偏向器４に出力する操作信号に、振動による像揺れを補正するような信号を重畳できるように構成され、振動の波形や周波数などの情報に基づいて振動を補正するように制御される。所定周期とは、像揺れの原因となっている外乱成分の周期である。例えば、商用電源の商用周波数およびその整数倍がある。
【００２２】
本発明の原理を明確にするため、最初に比較例による原理を説明する。
図２は、比較例による振動波形と走査タイミングを示す説明図である。ここでは、１画面分に相当する垂直走査信号の周期を、振動周期に同期させた例を示す。
【００２３】
図３は、比較例による振動の影響を受けた画像を示す説明図である。図３（ａ）では、縦パターンの直線パターンに対し、横方向の振動がある場合を示している。振動の影響を受けていないときは、直線パターンが得られるが、振動の影響を受けたときは、直線パターンが、垂直走査信号の１周期で振動波形の形状を反映して曲がって表示される。垂直走査を振動の周期に同期させているため、観察領域中でいつも同じ位置が同じように曲がり揺れが静止して見えている。この縦パターンの例では、縦パターンに対して横方向に振動を受けた場合で、縦パターンが横方向に曲がって見えている。しかし、図３（ｂ）に示すように、縦パターンに対して縦方向の振動に対してはパターンが曲がって見えない。このように必ずしも、比較例によっては振動の影響を確認することができない。このため、その対処法として、縦方向の振動については、図３（ｃ）に示すように、横方向のパターンの位置に視野を移動し、走査方向を９０°回転することでパターンが曲がって見えるので、縦方向の振動の影響を確認している。
【００２４】
図４は、本実施の形態による振動波形と走査タイミングを示す説明図である。ここでは１画像を取得する期間に相当する垂直走査信号の周期を、正弦波状の振動において１周期の中の前半の半周期（第１の期間）と後半の半周期（第２の期間）であるようにした例を示す。それぞれの画像の差異を比較できるように、画像をインターレース走査表示の奇数フィールドと偶数フィールドに表示できるようにした。
【００２５】
図５は、本実施の形態による振動の影響を受けた画像を示す説明図である。図５（ａ）では、縦パターンの直線パターンに対し、横方向の振動を受けた場合を示している。振動の影響を受けていないときは、直線パターンが得られるが、振動の影響を受けたときは、垂直走査信号の１周期により、振動波形の１周期の前半の振動の影響を受けたときの画像を奇数フィールドに表示され、直線パターンが振動を反映して曲がって表示されている。また、１周期の後半の振動の影響を受けたときの画像を偶数フィールドに表示され、直線パターンが振動を反映して、前半のものと反対方向に曲がって表示されている。それぞれの画像をインターレース走査表示の奇数フィールドと偶数フィールドに表示すると重ね合わせたような両フィールド表示となる。縦パターンの例では、縦パターンに対して横方向に振動を受けた場合で、縦パターンが横方向に曲がって見えている。しかし、縦方向の振動に対しては、パターンが曲がって見えないので振動の影響を確認することができない。このため、縦方向の振動については、横パターンを使用して、縦方向の振動を検討する。
【００２６】
図５（ｂ）に示すように、比較例と同様に横方向のパターンの位置に視野を移動し、走査方向を９０°回転することで横パターンの縦方向の振動を確認することができる。振動の影響を受けていないときは、直線パターンが得られるが、振動の影響を受けたときは、垂直走査信号の１周期により、振動波形の１周期の前半の振動の影響を受けたときの画像を奇数フィールドに表示され、直線パターンが振動を反映して曲がって表示されている。また、１周期の後半の振動の影響を受けたときの画像を偶数フィールドに表示され、直線パターンが振動を反映して、前半のものと反対方向に曲がって表示されている。それぞれの画像をインターレース走査表示の奇数フィールドと偶数フィールドに表示すると重ね合わせたような両フィールド表示となる。横パターンの例では、横パターンに対して縦方向に振動を受けた場合で、横パターンが縦方向に曲がって見えている。
【００２７】
図５（ｃ）では、円形パターンに対し、横方向の振動をうけた場合を示している。振動の影響を受けていないときは、円形パターンが得られるが、振動の影響を受けたときは、垂直走査信号の１周期により、振動波形の１周期の前半の振動の影響を受けたときの画像を奇数フィールドに表示され、円形パターンが振動を反映して中心から右側に表示されている。また、１周期の後半の振動の影響を受けたときの画像を偶数フィールドに表示され、円形パターンが振動を反映して、前半のものと反対方向に中心から左側に表示されている。それぞれの画像をインターレース走査表示の奇数フィールドと偶数フィールドに表示すると重ね合わせたような両フィールド表示となる。図５（ｃ）では、円形パターンが、図面の左右に振動していることが確認できる。
【００２８】
図５（ｄ）では、円形パターンに対し、右斜め方向の振動を受けた場合を示している。振動の影響を受けていないときは、円形パターンが得られるが、振動の影響を受けたときは、垂直走査信号の１周期により、振動波形の１周期の前半の振動の影響を受けたときの画像を奇数フィールドに表示され、円形パターンが振動を反映して中心から右斜め上側に表示されている。また、１周期の後半の振動の影響を受けたときの画像を偶数フィールドに表示され、円形パターンが振動を反映して、前半のものと反対方向に中心から左斜め下側に表示されている。それぞれの画像をインターレース走査表示の奇数フィールドと偶数フィールドに表示すると重ね合わせたような両フィールド表示となる。図５（ｄ）では、円形パターンが、図面の右斜め方向に振動していることが確認できる。
【００２９】
図５に示したように、パターンが、初めから直線パターンまたは円形パターンである場合は、比較例による振動の影響を受けた画像においても振動の方向を認識することができるが、パターン形状が判明していない場合は、画像から振動を受けているのか否かを判定することができない。また、パターンが微細になると、直線パターンが湾曲していた場合、振動による画像の湾曲であるか否かを判定することができない。これに対し、本発明による振動の影響を受けた画像においては、奇数フィールドの画像と、偶数フィールドの画像が異なることにより、振動による画像の揺れであることを判定することができる。すなわち、図５（ａ），図５（ｂ）では、奇数フィールドの画像と偶数フィールドの画像を観察することにより、直線パターンの揺れが振動による画像の揺れであると判定することができる。また、図５（ｃ），図５（ｄ）では、奇数フィールドの画像と偶数フィールドの画像を観察することにより、円形パターンの揺れが振動による画像の揺れであると判定することができる。また、図５（ｃ），図５（ｄ）に示したように、直線パターンでないパターン、例えば、円形パターンの画像を判定することにより、振動を受けている方向と大きさを同時に認識することができる。
【００３０】
以下、動作について説明する。
図６は、外乱による試料像の揺れを低減する方法を示すフローチャートである。像に障害を与える振動を振動検出器８で検出され、振動測定器１８は、外乱の振動周期を検知し、振動周期を所定周期に設定する（ステップＳ３１）。制御部１１は、所定周期の半周期に垂直走査信号を同期するように、走査信号発生部１３に指示する。指示を受けた走査信号発生部１３は、所定周期に基づいて走査信号を発生する（ステップＳ３２）。
【００３１】
画像処理部１５は、走査信号発生部１３に同期させて、増幅器１４によって増幅された検出器信号によって試料像を形成する。画像処理部１５は、画像表示器１７に、外乱の振動による像揺れの周期のうちの前半の半周期（第１の期間）と後半の半周期（第２の期間）に取得した画像の差異を比較できるように、画像をインターレース走査表示の奇数フィールドと偶数フィールドに表示する（ステップＳ３３）。奇数フィールドと偶数フィールドの画像は、それぞれの画像が識別できるように異なる色で表示することが好ましい。
【００３２】
画像処理部１５は、第１の期間と第２の期間の識別しやすい特定のパターンの重心位置を検出し、その重心位置を比較することにより、像揺れの中心を求め、像揺れの方向と大きさを像揺れ情報として求める。画像処理部１５は、求めた像揺れの中心座標、方向、および大きさの像揺れ情報を、画像表示器１７に表示する（ステップＳ３４）。ここでは、特定パターンの位置として重心位置としているが、中心位置としてもよい。
【００３３】
制御部１１は、画像処理部１５で求めた像揺れの大きさが所定値以内かを判定する（ステップＳ３５）。像揺れの大きさが所定値以内であれば、処理を終了する。像揺れの大きさが所定値以内でなければ、ステップＳ３６に進む。
【００３４】
制御部１１は、像揺れ情報に基づいて、観察画像での像揺れが小さくなるように、走査信号発生部１３に、走査信号の補正を指示する。指示を受けた走査信号発生部１３は、走査信号に、像揺れの方向と大きさを考慮して、像揺れを小さくするように、補正した走査信号を発生する（ステップＳ３６）。画像処理部１５は、走査信号発生部１３に同期させて、増幅器１４によって増幅された検出器信号によって試料像を形成し、補正後の画像を表示する（ステップＳ３７）。
【００３５】
なお、ステップＳ３５の像揺れの大きさが所定値以内か否かの判定は、走査電子顕微鏡の操作者（検査員）が、画像表示器１７に表示された画像を目視で判断してもよい。この場合、ステップＳ３６で像揺れ情報を参照して、操作者が、入力装置（図示していない）から、制御部１１に像揺れの方向と大きさを入力し、走査信号の補正を指示する。また、操作者が像揺れの画像の確認の必要がない場合、制御部１１による画像表示器１７への像表示（ステップＳ３３）、および像揺れ情報の表示（ステップＳ３４）を省略してもよい。
【００３６】
本実施の形態によれば、第１の期間と第２の期間の画像が比較し表示するため、制御部１１あるいは操作者は、振動を受けている方向と大きさの像揺れ情報を得ることができる。このため、制御部１１あるいは操作者は、振動の影響を低減するように調整を行うことにより、比較例で実施していた縦方向と横方向の調整を別々に行うことによるパターン間の移動や走査方向の切替えを行わずに調整ができる。
【００３７】
また、本実施の形態によれば、縦方向、横方向の直線パターンも不要で、回路パターンのうち識別しやすい特定のパターンの像揺れを画像処理あるいは観察することにより、像揺れの評価、管理、調整が簡易化できる。
【００３８】
さらに、本実施の形態によれば、表示したパターンの直線性などではなく、同じ視野の画像同士のずれを比較するので、微小な揺れも認識しやすくなり、また、精密に直線加工した試料も必要なく、画像認識でも目視でも容易に精密な評価、管理、調整ができる。
【００３９】
本実施の形態では、振動の周期の中の像揺れの周期のうちの異なる期間（第１の期間および第２の期間）に取得した画像の差異を比較できるように、画像をインターレース走査表示の奇数フィールドと偶数フィールドに表示できるようにしたが、それぞれの画像を重ねた画像を、それぞれの画像と２画像が重なった部分を色で区別して表示してもよい。このように、色で識別することにより、振動を受けている方向と大きさがわかりやすくなる。
【００４０】
さらに、試料像の揺れを低減する調整方法として、本実施の形態では振動を検出した検出信号に基づいて偏向器４で電子線ＥＢを偏向させて観察画像での曲がりがなくなるように補正していたが、偏向器４とは別の振動対策用偏向器で電子線ＥＢを偏向して補正するようにしてもよい。これによれば、振動がないときは、偏向器４により試料７をスキャンしており、振動が認識できた場合に、振動対策用偏向器を起動することにより、画像の揺れを防止することができる。
【００４１】
試料像の揺れを低減する調整方法として、振動を検出した検出信号に基づいて、前記像揺れ情報を求め、走査偏向器で電子線を偏向させて観察画像での曲がりがなくなるように補正していたが、観察画像や加工に障害が発生しないように、前記像揺れ情報に基づいて、これらの振動を打ち消すような振動を発生させるキャンセラーで補正してもよい。
【００４２】
《第２の実施の形態》
図７は、外乱の振動周期を特定後に試料像の揺れを低減する方法を示すフローチャートである。図６のステップＳ３１では、像に障害を与える振動を振動検出器８で検出され、振動測定器１８は、外乱の振動周期を求めている。しかしながら、像揺れの原因になっている外乱成分の周期が明確でない場合がある。この場合、振動周期として、所定周期を推定する必要がある。第２の実施の形態では、所定周期を、取得した画像から振動周期を推定することに特徴がある。図７は、図６のフローチャートと比較して、ステップＳ３１をステップＳ４１に変更した場合である。同一動作のステップについては、同一番号を付している。
【００４３】
制御部１１は、外乱の振動周期を、振動周期スイープ解析により求める（ステップＳ４１）。振動周期スイープ解析とは、第１の期間と第２の期間の画像のずれが、走査の所定周期を変化させることにより、像揺れが大きくなる周期を求め、かつ、像揺れの動きが静止する振動周期を求めることである。例えば、所定周期を２０ｍｓ（周波数５０Ｈｚ）〜５ｍｓ（周波数２００Ｈｚ）の間で変化させる。画像処理部１５は、走査信号発生部１３に同期させて、増幅器１４によって増幅された検出器信号によって試料像を形成し、第１の期間と第２の期間の識別しやすい特定のパターンの重心位置を検出し、その重心位置を比較する。この比較結果より、像揺れの中心を求め、像揺れの方向と大きさを像揺れ情報として求める。設定された所定周期の範囲内で、この像揺れの大きさが大きく、かつ、像の重心位置が安定した所定周期を求める（ステップＳ４１）。所定周期が求まると、ステップＳ３２に進む。以下、図６と同一内容なので説明は省略する。
【００４４】
本実施の形態によれば、外乱の振動周期を、振動周期スイープ解析により求めているので、像揺れの原因になっている外乱成分の周期が明確でない場合にも、外乱の振動周期を推定することができる。
【００４５】
以上述べた実施の形態では、試料上に走査するプローブとして電子線（電子ビーム）ＥＢを用いた走査型荷電粒子線装置のひとつである走査型顕微鏡について説明した。この走査型顕微鏡には、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）および走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）がある。しかし、走査するプローブとしては、必ずしも電子ビームに限らない。プローブとしては、荷電粒子線であるイオンビームを用いてもよい。この種の走査型顕微鏡には、収束イオンビーム装置（ＦＩＢ）の走査イオン顕微鏡（ＳＩＭ）がある。
【００４６】
また、本発明の像揺れを表示する方法は、走査型の類似装置にも同様に適用することができる。例えば、ＳＥＭを応用したエネルギー分散型Ｘ線分光分析装置（ＥＤＸ：Energy Dispersive X-ray Spectroscopy）、半導体パターンなどの測長装置、半導体パターンなどの検査装置があげられる。また、プローブとして、機械的な探針を用いた走査トンネル顕微鏡があげられる。
【００４７】
本発明は、生物、材料、半導体集積回路などの観察を行う走査型プローブを利用する走査型顕微鏡、イオンビーム装置および類似装置に利用できる。その他、磁気記録再生ヘッド、光磁気記録再生ヘッド、マイクロマシン（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）などの微細構造利用分野において、ナノメートル〜マイクロメートルオーダーの多層薄膜構造物や微細構造物の検査、分析、製造およびそれに用いる装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の走査電子顕微鏡の一例を示す構成図である。
【図２】比較例による振動波形と走査タイミングを示す説明図である。
【図３】比較例による振動の影響を受けた画像を示す説明図である。
【図４】本発明による振動波形と走査タイミングを示す説明図である。
【図５】本発明による振動の影響を受けた画像を示す説明図である。
【図６】外乱による試料像の揺れを低減する方法を示すフローチャートである。
【図７】外乱の振動周期を特定後に試料像の揺れを低減する方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１    電子銃
２    収束レンズ
３    対物レンズ
４    偏向器
５    検出器
６    試料ステージ
７    試料
８    振動検出器
１１    制御部
１２    偏向器駆動部
１３    走査信号発生部
１４    増幅器
１５    画像処理部
１６    画像メモリ
１７    画像表示器
１８    振動測定器
ＥＢ    電子線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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